Как выбрать солнечные батареи для частных домов

Автономные и альтернативные системы энергообеспечения частных домов уверенно набирают популярность. В отличие от российских потребителей, которые только начинают опробовать новые технологии, бережливые европейцы уже давно используют солнечную энергию для обеспечения своих домов электрической энергией.

Как правило, это требует первоначального вложения денежных средств, но преимущества их очевидны: неисчерпаемость источника энергии, экологичность, медленный износ (более 25 лет), бесшумность, возможность наращивания мощностей, автономность от цен на топливо, возможность получения бесплатной энергии (после полной окупаемости).

К сожалению, солнечные батареи имеют и недостатки:

  • дороговизна и продолжительный период окупаемости;
  • низкая эффективность в зимний сезон;
  • низкий уровень КПД (не более 15%);
  • необходимость приобретать дополнительное оборудование;
  • необходимость в дополнительном помещении для монтажа оснащения.

Солнечные батареи на крыше

Принцип работы

Солнечная батарея представляет собой фотоэлектрическую пластину, меняющую свою проводимость под действием солнечного света, и выделяющую электроэнергию.

Различают 3 основных типа панелей:

  1. Монокристаллические. Наиболее распространенный вид. Корпус батареи изготавливается из прочного водо-, и пыленепроницаемого стеклопластика.
  2. Поликристаллические. Изготавливаются из менее качественного сырья, вследствие чего являются наименее дорогими панелями. Они не заряжаются в пасмурную погоду, поэтому используются исключительно в качестве дополнительного источника энергии.
  3. Тонкопленочные. Являются новейшим типом батарей. Изготавливаются из аморфного кремния. Обладают небольшим весом и хорошей гибкостью. Уровень КПД составляет лишь 12%. Имеют наименее короткий срок эксплуатации по сравнению с другими типами генераторов.

Принцип действия панелей состоит из совокупности физических действий:

  • кремниевые пластины улавливают энергию солнца;
  • пластины нагреваются и высвобождают элементарные частицы;
  • активация электронов обеспечивает их движение по проводникам;
  • проводники направляют заряд в накопители энергии;
  • преобразующее устройство изменяет постоянный ток на переменный;
  • посредством проводного подключения обеспечивается подача питания потребителям энергии.

Для обеспечения работы солнечных генераторов и подачи питания в сеть требуется установка дополнительного оборудования, а именно:

  • инвертора (устройство, трансформирующее постоянный ток в переменный);
  • аккумуляторной батареи (накопитель энергии);
  • контроллера заряда накопителя (прибор, предотвращающий перезарядку или преждевременную разрядку аккумулятора).

Выбор

Выбирая солнечные генераторы, следует принять во внимание несколько моментов. Прежде всего, необходимо рассчитать среднесуточное потребление электрической энергии в доме.

Исходя из полученных данных, можно осуществлять выбор по таким параметрам:

  1. Солнечные водяные батареи для дома

    Солнечные водяные батареи для дома

    Мощность. Как правило, производители указывают показатели, характерные для наилучших условий. Рассчитывая данное значение, рекомендовано опираться на наихудшие условия, чтобы мощности панелей было достаточно для всех потребителей. Следует заметить, чем выше данный показатель, тем выше стоимость генератора.
  2. Габариты. Данный параметр непосредственно влияет на мощность (чем она выше, тем больше размеры панели). Основное условие данного значения – соответствие месту монтажа.
  3. Тип. Каждый вид имеет уровень КПД и мощность на 1м2. Следовательно, тип влияет на необходимый размер панели и возможность наращивания мощности.
  4. Напряжение. Данный показатель зависит от целей приобретения генератора. Для зарядки мелких приборов подойдут панели с небольшим выходным напряжением (до 9В). Для компьютерной техники отличным вариантом будут модели в 12-19 В. Для домашней системы энергообеспечения, потребуются панели с выходным напряжением более 24 В.
  5. Место монтажа. Если место установки ограничено, желательно выбрать модели монокристаллического типа. Если планируется устанавливать панели на опорах, целесообразно остановить свой выбор на поликристаллических панелях.
  6. Надежность и срок эксплуатации. Панели должны обладать определенной прочностью, чтобы выдерживать ветровые, снеговые и ударные нагрузки.
  7. Производитель. Предпочтение лучше отдавать популярным торговым маркам, которые предоставляют гарантийное обслуживание и замены.
Правильно выбрать систему солнечных генераторов, которая подходит для дома не составляет особого труда. Для этого достаточно принять во внимание климатические параметры места проживания, конфигурацию дома и необходимое количество энергии.

Наиболее выгодным вариантом считается тот, который позволяет покрыть 50-80% потребности энергообеспечения. Системы с меньшей продуктивностью будут окупаться десятки лет.

Схема отопления при помощи гелиосистемы

Схема отопления при помощи гелиосистемы

Делаем расчеты

Чтобы определить оптимальное количество генераторов необходимо рассчитать основные показатели:

  1. Базовое потребление энергии, то есть общая мощность всех потребителей. Для расчета данного показателя энергопотребление всех приборов (от лампочек до бытовой техники) умножить на ориентировочное рабочее время на протяжении суток. Потребление каждого бытового прибора и устройства можно узнать из инструкции, в которой указаны все технические характеристики.
  2. Суточная норма потребления энергии в кВт/ч. Данный показатель рассчитывается путем сложения предыдущих данных и указывает минимальное значение выработки солнечной батареи для снабжения энергией всех потребителей.
  3. Следует учесть, что система состоит не только из панели, но и дополнительного оборудования, которое теряет порядка 20% энергии. Поэтому в процессе последующего расчета необходимо базовый показатель увеличить на данное значение.
  4. Расчет инсоляции (количество энергии, которое попадает на единицу площади). Значения данного показателя индивидуально для каждой широты и указано в справочниках или на сайтах метеорологов. Наибольшее значение в летнее время, наименьшее – зимой.
  5. Количественный показатель батарей. Для этого суточную норму энергопотребления разделить на инсоляцию для определенного месяца. Производить расчет помесячно в данном случае очень важно ввиду того, что изменения инсоляции будут сильно влиять на конечный результат. Полученное значение следует разделить на мощность панели (из техдокументации). Результат округляют в большую сторону и получают необходимое количество генераторов.

Рассмотрим пример расчета:

  1. Базовая суточная норма потребления рана 10 кВт/ч.
  2. Активность солнца составляет 2 кВт/ч на м2 (значение приблизительное).

Значит, при мощности панели в 250 Вт (0,25 кВт) потребуется установить:

10 / 2 / 0,25 = 20 штук.

В зимний период инсоляция снизится в разы. Среднее значение составляет 0,5-1,6. Следовательно, увеличивается количество генераторов.

Таким образом, при инсоляции 0,9 получается:

10 /0,9 / 0,25 = 45 штук (с округлением в большую сторону).

Следует заметить, что разница достаточно большая.

Установленные солнечные батареи

Потребление каждого бытового прибора и устройства можно узнать из инструкции, в которой указаны все технические характеристики

Установка солнечных батарей

Если вы решили устанавливать панели самостоятельно специалисты рекомендуют следовать основным правилам монтажа:

  1. Расположение генератора должно быть направлено на сторону максимального освещения в течение светового дня. При этом здания, расположенные близ дома не должны создавать батареям тень. Наиболее подходящее место для их установки считается крыша дома. Если монтировать панели на крышу не представляется возможным, их устанавливают на специальные стойки во дворе.
  2. Если дом расположен на северном полушарии, плиты желательно монтировать в южном направлении. Угол наклона определяется географическими координатами и сезонностью (его можно рассчитать посредством онлайн-калькулятора). Для наших зон угол наклона генератора относительно горизонта должен равняться 30-45 градусов.
  3. При установке большого количества генераторов более одного ряда, расстояние между рядами должно превышать 1/7 высоты ряда.
  4. Важно учитывать метеоусловия. Атмосферные осадки снижают выработку энергии в разы или сводят ее к нулю. Поэтому немаловажно обеспечить беспрепятственный доступ к батареям для их очистки.
  5. Не рекомендуется применять какие-либо крепежные элементы в процессе монтажа панелей. Все необходимы крепежи следует приобретать в одном месте одновременно с батареями. Каждый блок укомплектован специальными отверстиями для определенных крепежей.
Схема работы солнечных батарей

Схема работы солнечных батарей

Вопрос цены

Покупка солнечных генераторов обходится недешево, но не следует забывать о том, что после полной их окупаемости, потребитель получает электроэнергию и тепло бесплатно.

Стоимость панелей напрямую зависит от типа и его технических характеристик. Так, ориентировочная цена батарей составляет:

  1. Поликристаллические:
    • максимальная мощность 20Вт – 1750 рублей;
    • 30 Вт – 2600 рублей;
    • 50 Вт – 3900 рублей;
    • 60 Вт – 4000 рублей;
    • 100 Вт – 6500 рублей;
    • 150 Вт – 10100 рублей;
    • 200 Вт – 12700 рублей;
    • 240 Вт – от 16000 рублей;
    • 260 Вт – 18000 рублей;
    • 310 Вт – 23700 рублей.
  2. Монокристаллические:
    • 20 Вт – 1750 рублей;
    • 30 Вт – 2900 рублей;
    • 50 Вт – 4500 рублей;
    • 100 Вт – 7500 рублей;
    • 120 Вт – 10100 рублей;
    • 150 Вт – 12000 рублей;
    • 200 Вт – 14800 рублей;
    • 250 Вт – от 18000 рублей;
    • 270 Вт – 22000 рублей;
    • 300 Вт – 24900 рублей.
Солнечная батарея в разрезе

Солнечная батарея в разрезе

Оправдано или нет

Окупаемость системы солнечных панелей напрямую зависит от количества солнечных дней в году в регионе проживания. Поэтому, чтобы понять, целесообразно ли покупать фотопанели следует рассчитать средний показатель солнечных дней.

Далее среднюю стоимость батареи необходимо разделить на гарантированный срок эксплуатации (20-25 лет) и количество ясных дней. Также важно учесть площадь, необходимую для выработки 1 кВт электрической энергии для региона. Данный показатель можно узнать из технической документации, прилагаемой к солнечным батареям.

Затем, следует определиться, для каких целей будет применяться оборудование. Как правило, это горячее водоснабжение, освещение дома и примыкающей территории, а также электроснабжение бытовых потребителей.

Для подогрева воды достаточно установить стандартный солнечный коллектор, который в разы дешевле фотопанелей.

Если же целью выступает автономное энергоснабжение, установка солнечных батарей вполне себя оправдывает. Здесь важно учитывать подводные камни. Вам понадобится регулярно выполнять замену аккумуляторов. Это обусловлено тем, что преобразованное электричество поступает и аккумулируется в накопителях, из которых распределяется по системе энергоснабжения.

Установка солнечных панелей также оправдана в тех случаях, когда в доме потребление энергии ограничено из-за недостатка мощности или когда прокладка кабеля к дому, расположенному в десятках километрах от электрической подстанции, соразмерна по капитальным вложениям с солнечным источником энергии.

Блиц-советы

  1. Для эффективности системы энергообеспечения одной установки солнечных панелей недостаточно. Ключевым аспектом является утепление дома, которое целесообразно предусмотреть еще на уровне планирования. Прежде всего, требуется выполнить теплоизоляцию крыши ввиду того, что большая доля потерь энергии осуществляется через кровлю. После крыши необходимо утеплить стены, двери и окна.
  2. Солнечные генераторы требуют периодического ухода. Раз в полгода их следует очищать от грязи и наслоений. Это обусловлено тем, что загрязненная плоскость способствует снижению эффективности системы.
Оставить комментарий

очиститьОтправить